一种磁屏蔽复合式摩擦磨损试验的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其包含有：机架，包括底层台、中层台及顶层台，中层台及顶层台位于底层台上；旋转机构，放置在中层台上，其上端连接有一供放置试样的旋转盘，旋转盘的外周侧设有第一磁屏蔽罩；水平调节台，其设置在中层台上，并沿第二方向设置于旋转机构一侧，水平调节台上设有一能沿第二方向移动的转盘座；往复机构，包括设置在顶层台上的气缸及直线导轨，直线导轨的滑块上安装有试样固定座，直线导轨沿第一方向与水平调节台相邻，其外周侧安装有第二磁屏蔽罩，气缸的伸出杆穿设于第二磁屏蔽罩，并与试样固定座相连接，其能带动试样固定座沿第二方向往复移动；摩擦加载机构，包括有支撑架、升降平台及加载组件。
【专利说明】一种磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机
【技术领域】
[0001]本发明属于摩擦磨损试验机【技术领域】，具体而言，涉及一种磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，可模拟试样旋转及往复摩擦现象，并在屏蔽地磁场的情况下，监测试样在摩擦磨损过程中表面磁场及温度场的变化情况。
【背景技术】
[0002]材料摩擦学的一项近期研究揭示了材料接触表面的一种纳米摩擦学现象，当铁磁材料受到摩擦磨损时，材料物理表面的化学特性会改变，即铁磁材料会产生一种的自发磁场。为了对这一摩擦磁化机理进行研究分析，就需要对金属材料进行摩擦磨损实验的分析。而在这一磨擦磨损过程中，要求摩擦试样能够在屏蔽外界磁场干扰的情况下，对铁磁材料表面的各项数据进行测量、评估。
[0003]现在国内外摩擦磨损试验机应用广泛、品种丰富、性能各异。但对于专门用于研究金属材料摩擦磁化机理的设备，几乎是个空白。如中国专利号200410049914.3中公开的“往复及转动式一体化摩擦磨损实验机”，其通过专门设计的基座和上试样控制装置将往复式摩擦磨损试验机和旋转式摩擦磨损试验机组合成一体式结构，通过转动弹性臂来调节往复式摩擦或者旋转式摩擦。但上述试验机无磁屏蔽功能，而且摩擦副的形式单一，上下位置不可调节，在加载形式上，只能实现间接性加载，并且在往复摩擦运动中，由于采用的是曲柄连杆机构，所以摩擦试验中导程只有固定好几种选择，可模拟的摩擦试验范围有限，操作性差；另外，上述试验机不能监测试样在摩擦磨损过程中表面磁场及温度场的变化情况。
[0004]有鉴于此，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出一种磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，以期解决现有技术存在的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是在于提供一种磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，可模拟试样旋转及往复摩擦现象，并在屏蔽磁场的情况下，监测试样在摩擦磨损过程中表面磁场及温度场的变化情况，为摩擦磁化机理研究提供有利依据。
[0006]为此，本发明提出一种磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其包含有:
[0007]机架，包括底层台、中层台及顶层台，所述中层台及顶层台位于所述底层台上，并沿所述底层台的第一方向呈台阶状排列，且两者沿所述底层台的第二方向呈同向延伸设置，所述第一方向与第二方向相垂直；
[0008]旋转机构，所述旋转机构放置在所述中层台上，其上端连接有一供放置试样的旋转盘，所述旋转盘的外周侧设有第一磁屏蔽罩，所述第一磁屏蔽罩的下端与所述旋转机构相连接；
[0009]水平调节台，其设置在所述中层台上，并沿所述第二方向相邻于所述旋转机构一侦牝所述水平调节台上设有一能沿所述第二方向移动的转盘座；
[0010]往复机构，包括设置在所述顶层台上的气缸及直线导轨，所述直线导轨的滑块上安装有试样固定座，所述直线导轨沿所述第一方向与所述水平调节台相邻，其外周侧安装有第二磁屏蔽罩，所述气缸的伸出杆穿设于所述第二磁屏蔽罩，并与所述试样固定座相连接，其能带动所述试样固定座沿所述第二方向往复移动；
[0011]摩擦加载机构，包括有支撑架、升降平台及加载组件，所述支撑架能转动的设置在所述转盘座上，所述升降平台能沿垂向移动的设置在所述支撑架上，所述加载组件包括有加载梁部及压头组件，所述加载梁部水平穿设于所述支撑架，其与所述升降平台通过一转轴相枢接，所述加载梁部的一端设有游动砝码，其另一端设有固定砝码，所述压头组件中由上至下依次设有一载荷传感器及一触头部，所述压头组件与所述游动砝码位于所述转轴的两相对侧，其上端能转动的与所述加载梁部相连接，其下端的两相对侧分别通过一摆杆与所述升降平台相枢接，所述压头组件上另设有金属磁记忆检测传感器以及红外传感器，所述触头部通过所述支撑架的转动以及所述升降平台沿垂向的移动，能对应与所述旋转盘/试样固定座上放置的试样相接触。
[0012]如上所述的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其中，所述旋转机构包括:
[0013]一伺服电机，所述伺服电机呈竖向放置；
[0014]一连接头，所述连接头套设固定在所述伺服电机上端的输出轴上，其上端连接有所述旋转盘，所述连接头的外侧套设固定有角接触轴承；
[0015]一轴承环座，所述轴承环座位于所述连接头的外侧，其对应所述角接触轴承设有环槽，所述环槽以过盈配合的方式与所述角接触轴承相连接，所述轴承环座下端处的外侧
壁设有一环耳；
[0016]—电机固定盘,所述电机固定盘套设在所述轴承环座的外侧，其上表面相对于所述环耳凹设有环部，所述环耳对应嵌设固定在所述环部处，所述电机固定盘下表面的形状与所述伺服电机上端的形状相匹配，两者对应卡接固定，其中，所述第一磁屏蔽罩的下端与所述电机固定盘相连接；
[0017]一支撑筒，所述支撑筒套设在所述伺服电机的外侧，其上端与所述电机固定盘相连接，其下端的外侧壁设有支撑环，所述支撑环固定于所述中层台上。
[0018]如上所述的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其中，所述连接头上间隔设有两所述角接触轴承，所述轴承环座则对应设有两所述环槽；
[0019]所述旋转盘上凹设有一圆形凹槽,所述圆形凹槽的中心装设有定心销，其周侧的侧壁上则均布有多个顶丝；
[0020]所述中层台上对应所述伺服电机开设有一开孔部，所述伺服电机的下端对应容置在所述开孔部处。
[0021]如上所述的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其中，所述水平调节台，包括有:
[0022]两并排放置的第二直线导轨，所述第二直线导轨的导轨固定在所述中层台上，其沿所述第二方向设置，所述转盘座固定在两所述第二直线导轨的滑块上；
[0023]一微调距机构，包括有一螺母座、一调距螺母、一丝杆及一旋转手轮，所述螺母座固定在所述中层台上，所述丝杠沿所述第二方向延伸设置，其能转动的穿设于所述螺母座，所述丝杠的一端与所述转动盘相连接，其另一端连接有所述旋转手轮，所述调距螺母与所述丝杠相螺接，其与所述螺母座连接固定。
[0024]如上所述的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其中，所述支撑架设有一顶板、一中层板、一底板、两立板及两光杆，两所述立板呈相对设置，并连接于所述顶板及底板之间，所述中层板呈水平放置，其两相对侧对应与两所述立板相连接，所述光杆沿垂向穿设所述中层板，其两端对应与所述顶板及底板相连接，所述底板的下侧设有一定位凸柱，所述定位凸柱能转动的插设在所述转盘座上，其中，两所述立板与所述顶板、所述中层板之间形成有一容置部，两所述光杆沿所述容置部的贯通方向呈相对设置。
[0025]如上所述的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其中，所述升降平台包括有一上游动梁、一下游动梁、一挡板、一拉杆、一支撑块及一丝杆升降机，所述上游动梁及下游动梁沿垂向呈相对设置，两者的一端通过所述挡板相连接，两者的另一端位于所述容置部内，并位于所述中层板之上，所述上游动梁及下游动梁的另一端对应于两所述光杆分别设有两穿孔，所述穿孔内嵌设固定有直线轴承，两所述光杆分别沿垂向对应穿设于所述上游动梁及下游动梁的直线轴承，所述拉杆呈垂向设置，其两端对应与所述上游动梁及下游动梁相连接，所述支撑块位于所述上游动梁及下游动梁之间，其上端及下端分别设有一圆柱凸台，两所述圆柱凸台上分别套设固定设有一第一轴承，两所述第一轴承对应嵌设固定在所述上游动梁及下游动梁的容孔中，所述丝杆升降机放置在所述底板，其上端的丝杆头穿设于所述中层板，并与所述下游动梁相连接。
[0026]如上所述的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其中，所述加载梁部包括有两加载梁及一所述转轴，两所述加载梁水平穿设于所述容置部，两所述加载梁相对位于所述支撑块的两侧，两者的一端通过尾座相连接，而另一端则通过一端部连接短节相接，所述转轴能转动的穿设于所述支撑块，其两端对应连接于两所述加载梁上，所述尾座上设有一螺杆，所述螺杆上设有所述游动砝码，所述端部连接短节上挂设有吊杆，所述吊杆的下端设有一承托盘，所述固定砝码放置在所述承托盘内，其中，两所述加载梁之间另设有多个连接短节，各所述连接短节沿所述加载梁的长度方向均布；
[0027]所述压头组件，包括有压头座、一传力杆以及一压杆，所述压头座呈Y形，其包括有第一上侧臂、第二上侧臂以及第一立臂，所述第一上侧臂的内侧面与第二上侧臂的内侧面之间形成有容置空间，所述载荷传感器放置在所述容置空间内，其上侧盖合有一顶盖，所述顶盖对应与所述第一上侧臂及第二上侧臂上端连接固定，所述第一立臂上沿垂向设有一贯通孔道，所述传力杆及压杆依次放置在所述贯通孔道内，所述压力杆的上端与所述载荷传感器的下端相连接，其下端能与所述压杆的上端相接触，所述压杆上沿轴向设有限位长槽，其下端凸伸出所述贯通孔道，所述限位长槽沿径向贯穿所述压杆的两相对侧，防转销穿设于所述限位长槽并与所述第一立臂连接固定，所述第一立臂的外侧另连接有两传感器架，两所述传感器架上对应安装有所述金属磁记忆检测传感器以及红外传感器，其中，所述第一上侧臂及第二上侧臂的外侧面分别穿设有一上侧轴及一下侧轴，所述上侧轴上套设有一上轴承，所述下侧轴上套设有一下轴承，两所述上轴承对应嵌设在两所述加载梁的内侧壁中，而两所述下轴承对应嵌设在两所述摆杆的内侧壁上；
[0028]所述触头部包括有一紧固螺母及一钢球，所述紧固螺母的上端与所述压杆的下端相连接，其下端设有一承托环，所述钢球容置在所述紧固螺母内，并放置在所述承托环上，所述钢球的顶部与所述压杆的下端面相邻，其底部凸伸出所述承托环。
[0029]如上所述的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其中，所述加载梁的内侧壁在对应于所述挡板的位置设有压力传感器，所述压力传感器以所述转轴为中心与所述压头组件呈对称设置，其中，所述挡板上另设有调节螺栓，所述调节螺栓能抵接于所述压力传感器。
[0030]如上所述的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其中，所述下层台底面的四角处分别设有地脚，所述中层台与所述下层台之间、所述上层台与所述中层台之间分别通过第一立柱相连接，所述上层台与所述下层台之间分别通过第二立柱相连接，所述第二立柱的长度大于所述第一立柱的长度。
[0031]如上所述的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其中，所述第一方向为所述底层台的长度方向，所述第二方向为所述底层台的宽度方向，或者，所述第一方向为所述底层台的宽度方向，所述第二方向为所述底层台的长度方向。
[0032]本发明提供的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，不仅能够实现往复式和旋转式两种摩擦磨损形式，而且能够屏蔽外界磁场干扰，对摩擦试样表面的磁场、温度场进行在线检测，为进行摩擦磁化机理实验提供可靠的条件、依据。
[0033]本发明提供的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，通过设置旋转摩擦机构，使其拥有两种工作模式，通过该摩擦加载机构的转动，可实现往复摩擦及旋转摩擦试验的相互转换；采用游动砝码与固定砝码相结合的加载形式，通过调节游动砝码的位置及固定砝码的规格、加载工位，并结合载荷传感器的数值显示，可实现对加载载荷的连续可调；通过设置压力传感器，可准确的测量出旋转或往复摩擦过程中的摩擦阻力；通过将加加载梁与摆杆、压头座和支撑块组成一个平行四边形的结构形式，可保证压头始终垂直于摩擦试件表面；通过将该摩擦加载机构能转动的坐落于水平调整台上，利用水平调整台带动摩擦加载机构左右移动，因此该摩擦加载机构具有二维可调节性。
[0034]总之，本发明的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，可模拟试样旋转及往复摩擦现象，并在屏蔽磁场的情况下，监测试样在摩擦磨损过程中表面磁场及温度场的变化情况，为摩擦磁化机理研究提供有利依据。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中:
[0036]图1a为本发明的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机的立体示意图(一)。
[0037]图1b为本发明的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机的立体示意图(二)。
[0038]图2a为本发明中机架、水平调节台及往复机构的立体组成示意图(一)，图中未示
出第二磁屏蔽罩。
[0039]图2b为本发明中机架、水平调节台及往复机构的立体组成示意图(二)，图中未示
出第二磁屏蔽罩。
[0040]图3a为本发明中往复机构的立体组成示意图(一)。
[0041]图3b为本发明中往复机构的立体组成示意图(二)。
[0042]图4a为本发明中旋转机构的立体组成示意图。
[0043]图4b为本发明中旋转机构的平面示意图。
[0044]图4c为本发明中旋转机构的剖视图。
[0045]图5a为本发明中摩擦加载机构的立体组成示意图。
[0046]图5b为本发明中摩擦加载机构的平面示意图。[0047]图5c为本发明中摩擦加载机构在挡板处的局部剖视图。
[0048]图6a为本发明中压头组件的立体组成示意图(一)。
[0049]图6b为本发明中压头组件的平面示意图(二)。
[0050]图6c为本发明中压头组件的剖视图。
[0051]主要元件标号说明:
[0052]I机架11底层台
[0053]111地脚12中层台
[0054]121开孔部13顶层台
[0055]14第一立柱15第二立柱
[0056]2旋转机构201旋转盘
[0057]2011圆形凹槽2012定心销
[0058]2013顶丝202第一磁屏蔽罩
[0059]21伺服电机211输出轴
[0060]22连接头221角接触轴承
[0061]23轴承环座231环槽
[0062]232环耳
[0063]24电机固定盘241环部
[0064]25支撑筒251支撑环
[0065]3水平调节台30转盘座
[0066]31第二直线导轨310导轨
[0067]311滑块32微调距机构
[0068]321螺母座322调距螺母
[0069]323丝杆324旋转手轮
[0070]4往复机构401试样固定座
[0071]402第二磁屏蔽罩41气缸
[0072]411伸出杆42直线导轨
[0073]5摩擦加载机构51支撑架[0074]511顶板512中层板
[0075]513底板514立板
[0076]515光杆516定位凸柱
[0077]52升降平台521上游动梁
[0078]522下游动梁523挡板
[0079]5231调节螺栓
[0080]524拉杆525支撑块
[0081]5251圆柱凸台5252第一轴承
[0082]526丝杆升降机5261丝杆头
[0083]527穿孔528直线轴承
[0084]529容孔
[0085]53加载组件531加载梁部[0086]531a游动砝码531b固定砝码
[0087]5311加载梁5312转轴
[0088]5313尾座5314端部连接短节
[0089]5315螺杆5316吊杆
[0090]5317承托盘5318连接短节
[0091]5319压力传感器
[0092]532压头组件5321压头座
[0093]5321a第一上侧臂5321b第二上侧臂
[0094]5321c第一立臂5321d容置空间
[0095]5321e顶盖5321f贯通孔道
[0096]5322传力杆5323压杆
[0097]5323a限位长槽5323b防转销
[0098]533载荷传感器534触头部
[0099]5341紧固螺母5341a承托环
[0100]5342钢球535上侧轴
[0101]536下侧轴537上轴承
[0102]538下轴承
[0103]54摆杆55金属磁记忆检测传感器
[0104]56红外传感器57、58传感器架
【具体实施方式】
[0105]本发明提供一种磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其特包含有:机架，包括底层台、中层台及顶层台，所述中层台及顶层台位于所述底层台上，并沿所述底层台的第一方向呈台阶状排列，且两者沿所述底层台的第二方向呈同向延伸设置，所述第一方向与第二方向相垂直；旋转机构，所述旋转机构放置在所述中层台上，其上端连接有一供放置试样的旋转盘，所述旋转盘的外周侧设有第一磁屏蔽罩，所述第一磁屏蔽罩的下端与所述旋转机构相连接；水平调节台，其设置在所述中层台上，并沿所述第二方向相邻于所述旋转机构一侧，所述水平调节台上设有一能沿所述第二方向移动的转盘座；往复机构，包括设置在所述顶层台上的气缸及直线导轨，所述直线导轨的滑块上安装有试样固定座，所述直线导轨沿所述第一方向与所述水平调节台相邻，其外周侧安装有第二磁屏蔽罩，所述气缸的伸出杆穿设于所述第二磁屏蔽罩，并与所述试样固定座相连接，其能带动所述试样固定座沿所述第二方向往复移动；摩擦加载机构，包括有支撑架、升降平台及加载组件，所述支撑架能转动的设置在所述转盘座上，所述升降平台能沿垂向移动的设置在所述支撑架上，所述加载组件包括有加载梁部及压头组件，所述加载梁部水平穿设于所述支撑架，其与所述升降平台通过一转轴相枢接，所述加载梁部的一端设有游动砝码，其另一端设有固定砝码，所述压头组件中由上至下依次设有一载荷传感器及一触头部，所述压头组件与所述游动砝码位于所述转轴的两相对侧，其上端能转动的与所述加载梁部相连接，其下端的两相对侧分别通过一摆杆与所述升降平台相枢接，所述压头组件 上另设有金属磁记忆检测传感器以及红外传感器，所述触头部通过所述支撑架的转动以及所述升降平台沿垂向的移动，能对应与所述旋转盘/试样固定座上放置的试样相接触。
[0106]本发明的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，可模拟试样旋转及往复摩擦现象，并在屏蔽磁场的情况下，监测试样在摩擦磨损过程中表面磁场及温度场的变化情况，为摩擦磁化机理研究提供有利依据。
[0107]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下结合附图及较佳实施例，对本发明提出的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机的【具体实施方式】、结构、特征及功效，详细说明如后。另外，通过【具体实施方式】的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
[0108]图1a为本发明的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机的立体示意图(一)。图1b为本发明的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机的立体示意图(二)。图2a为本发明中机架、水平调节台及往复机构的立体组成示意图(一)，图中未示出第二磁屏蔽罩。图2b为本发明中机架、水平调节台及往复机构的立体组成示意图(二)，图中未示出第二磁屏蔽罩。图3a为本发明中往复机构的立体组成示意图(一)。图3b为本发明中往复机构的立体组成示意图(二)。图4a为本发明中旋转机构的立体组成示意图。图4b为本发明中旋转机构的平面示意图。图4c为本发明中旋转机构的剖视图。图5a为本发明中摩擦加载机构的立体组成示意图。图5b为本发明中摩擦加载机构的平面示意图。图5c为本发明中摩擦加载机构在挡板处的局部剖视图。图6a为本发明中压头组件的立体组成示意图(一)。图6b为本发明中压头组件的平面示意图(二)。图6c为本发明中压头组件的剖视图。
[0109]如图la、图1b所示，本发明提出的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其包含有机架
1、旋转机构2、水平调节台3、往复机构4、摩擦加载机构5,其中:
[0110]参见图2a-2b，所述机架I包括底层台11、中层台12及顶层台13，所述中层台12及顶层台13位于所述底层台11上，并沿所述底层台11的第一方向(图中未标示)呈台阶状排列，且两者沿所述底层台11的第二方向(图中未标示)呈同向延伸设置，所述第一方向与第二方向相垂直；
[0111]所述旋转机构2放置在所述中层台12上，其上端连接有一供放置试样的旋转盘201，所述旋转盘201的外周侧设有第一磁屏蔽罩202，所述第一磁屏蔽罩202的下端与所述旋转机构2相连接，由此，待旋转盘201上放置试样后，通过旋转机构2能带动旋转盘201及试样转动；
[0112]所述水平调节台3，设置在所述中层台12上，并沿所述第二方向相邻于所述旋转机构2 —侧，所述水平调节台3上设有一能沿所述第二方向移动的转盘座30，使得所述转盘座30沿所述第二方向设置于所述旋转机构2 —侧；
[0113]如图2a至图3b所示，所述往复机构4，包括设置在所述顶层台13上的气缸41及直线导轨42，所述直线导轨42的滑块421上安装有试样固定座401，所述直线导轨42沿所述第一方向与所述水平调节台3相邻，其外周侧安装有第二磁屏蔽罩402，即，在试样固定座401外围设有第二磁屏蔽罩402，该第二屏蔽罩402可通过焊接、螺接等方式固定在顶层台13上，可以实现对地磁场的有效屏蔽，所述气缸41的伸出杆411穿设于所述第二磁屏蔽罩402，并与所述试样固定座401相连接，其能带动所述试样固定座401沿所述第二方向往复移动；[0114]在实施应用中，将试样放置在试样固定座401后，在气缸41的带动下，试样固定座401能随滑块421在直线导轨42的导轨422上往复运动，即控制气缸41的伸出杆411做伸缩动作，即可驱动试样固定座401及试样做往复移动，作为优选的实施方式，还可进一步在所述气缸上安装有行程开关，调节行程开关的位置可控制气缸的行程，气缸进气口与出气口上的流量调节阀亦可控制气缸的运动速度或往复频率，使该试样固定座具有行程及速度的连续可调性，同时，还可在所述试样固定座401的周侧设置顶丝，在装设摩擦试样后，通过调节试样固定座401周侧的顶丝，可将往复试样固定死，其中，该第一磁屏蔽罩、第二磁屏蔽罩优选采用高磁导率的材料，实现了对地磁场的有效屏蔽，需指出的是，上述的直线导轨、以及下文的第二直线导轨，均为现有技术，对其具体组成结构及工作原理，在此不再赘述；
[0115]所述摩擦加载机构5，包括有支撑架51、升降平台52及加载组件53，所述支撑架51能转动的设置在所述转盘座30上，使得该摩擦加载机构5可相对于该水平调整台3旋转，亦可随该水平调整台3水平移动，进而能使试验机处于两种试验工位，即旋转摩擦试验工位和往复摩擦试验工位，所述升降平台52能沿垂向移动的设置在所述支撑架51上，所述加载组件53包括有加载梁部531及压头组件532，所述加载梁部531水平穿设于所述支撑架51，其与所述升降平台52通过一转轴相枢接，所述加载梁部531的一端设有游动砝码531a，其另一端设有固定砝码531b，所述压头组件532中由上至下依次设有一载荷传感器533及一触头部534，所述压头组件532与所述游动砝码531a位于所述转轴的两相对侧，其上端能转动的与所述加载梁部531相连接，其下端的两相对侧分别通过一摆杆54与所述升降平台52相枢接，所述压头组件532上另设有金属磁记忆检测传感器55以及红外传感器56，在实际使用时，根据工作需要，通过所述支撑架的转动以及所述升降平台沿垂向的移动(升/降)，所述触头部能对应与所述旋转盘/试样固定座上放置的试样相接触，实现旋转摩擦试验工位和往复摩擦试验工位的工作要求。
[0116]如图4a_4c所示，所述旋转机构2包括一伺服电机21、一连接头22、一轴承环座23、一电机固定盘24及一支撑筒25，其中，所述伺服电机21呈竖向放置，所述连接头22套设固定所述伺服电机21上端的输出轴211上，其上端连接有所述旋转盘201，所述连接头22的外侧套设固定有角接触轴承221，所述轴承环座23位于所述连接头22的外侧，其对应所述角接触轴承设有环槽231，所述环槽231以过盈配合的方式与所述角接触轴承221相连接，即所述角接触轴承221以过盈配合的方式嵌设固定在所述环槽231处，所述轴承环座23下端处的外侧壁设有一环耳232 ;所述电机固定盘24套设在所述轴承环座23的外侧，其上表面相对于所述环耳232凹设有环部241，所述环耳232对应嵌设固定在所述环部241处，所述电机固定盘24下表面的形状与所述伺服电机21上端的形状相匹配，两者对应卡接固定，其中，所述第一磁磁屏蔽罩202的下端与所述电机固定盘24相连接；所述支撑筒25套设在所述伺服电机21的外侧，其上端与所述电机固定盘24相连接，其下端的外侧壁设有支撑环251，所述支撑环251固定于所述中层台12上。
[0117]其中，如图所示，优选所述连接头22上间隔设有两所述角接触轴承221，所述轴承环座23则对应设有两所述环槽231，通过角接触轴承221的双排布置，可保证连接头22旋转的稳定性，同时更好的承受由摩擦加载机构所施加的载荷，避免载荷直接传递到伺服电机的输出轴上，影响伺服电机的工作性能及寿命；[0118]所述旋转盘201上凹设有一圆形凹槽2011，所述圆形凹槽2011的中心装设有定心销2012，其周侧的侧壁上则均布有多个顶丝2013，当试样放在圆形凹槽2011后，所述定心销2012保证了摩擦试样的居中，再通过设在圆形凹槽侧壁上均布的顶丝2013，实现对试样的固定；
[0119]所述中层台12上对应所述伺服电机21开设有一开孔部121，所述伺服电机21的下端对应容置在所述开孔部121处。
[0120]请参见图2a，所述水平调节台3，包括有两第二直线导轨31及一微调距机构32，两所述第二直线导轨31呈并排放置，所述第二直线导轨31的导轨310固定在所述中层台12上，其沿所述第二方向设置，所述转盘座30固定在两所述第二直线导轨31的滑块311上，在该转盘座30随滑块311在导轨310上移动时，能带动该摩擦加载机构平移，使得该摩擦加载机构可以改变摩擦初始位置，满足多样化的使用需求；
[0121]所述微调距机构32包括有一螺母座321、一调距螺母322、一丝杆323及一旋转手轮324，所述螺母座321固定在所述中层台12上，所述丝杠323沿所述第二方向延伸设置，其能转动的穿设于所述螺母座321，所述丝杠323的一端与所述转动盘30相连接，其另一端连接有所述旋转手轮324，所述调距螺母322与所述丝杠323相螺接，其与所述螺母座321连接固定。当操作旋转手轮324工作时，通过调距螺母322与丝杠323的相互配合，使得丝杠323能带动转盘座平稳移动，具有较好的操控性及移动的可靠性。
[0122]请一并参见图5a、图5b，所述支撑架51设有一顶板511、一中层板512、一底板513、两立板514及两光杆515，两所述立板514呈相对设置，并连接于所述顶板511及底板513之间，所述中层板512呈水平放置，其两相对侧对应与两所述立板514相连接，所述光杆515沿垂向穿设所述中层板512，其两端对应与所述顶板511及底板513相连接，所述底板513的下侧设有一定位凸柱516，所述定位凸柱516能转动的插设在所述转盘座30上，其中，两所述立板514与所述顶板511、所述中层板512之间形成有一容置部(图中未标示)，两所述光杆515沿所述容置部的贯通方向呈相对设置，换言之，所述光杆515与所述立板514沿所述顶板511的周向呈交替设置,使得两所述光杆515与两立板514分别两两相对，并沿周向均布。
[0123]其中，所述升降平台52包括有一上游动梁521、一下游动梁522、一挡板523、一拉杆524、一支撑块525及一丝杆升降机526，所述上游动梁521及下游动梁522沿垂向呈相对设置，两者的一端通过所述挡板523相连接，两者的另一端位于所述容置部内，并位于所述中层板512之上，所述上游动梁521及下游动梁522的另一端对应于两所述光杆515分别设有两穿孔527，所述穿孔527内嵌设固定有直线轴承528，两所述光杆515分别沿垂向对应穿设于所述上游动梁521及下游动梁522的直线轴承528，所述拉杆524呈垂向设置，其两端对应与所述上游动梁521及下游动梁522相连接，所述支撑块525位于所述上游动梁521及下游动梁522之间，其上端及下端分别设有一圆柱凸台5251，两所述圆柱凸台5251上分别套设固定设有一第一轴承5252，两所述第一轴承5252对应嵌设固定在所述上游动梁521及下游动梁522的容孔529中，所述丝杆升降机526放置在所述底板513，其上端的丝杆头5261穿设于所述中层板512，并与所述下游动梁522相连接，其中，在图示的优选实施方式中，丝杆头5261对应连接于所述下游动梁522的底侧。
[0124]进一步地，所述加载梁部531包括有两加载梁5311及一所述转轴5312，两所述加载梁5311水平穿设于所述容置部，两所述加载梁5311相对位于所述支撑块525的两侧，两者的一端通过尾座5313相连接，而另一端则通过一端部连接短节5314相接，所述转轴5312能转动的穿设于所述支撑块525，其两端对应连接于两所述加载梁5311上，所述尾座5313上设有一螺杆5315，所述螺杆5315上设有所述游动砝码531a，通过调节固定于螺杆5315上的游动砝码531a的位置及规格，可以使施加在压头组件上的载荷连续可调，所述端部连接短节5314上挂设有吊杆5316，所述吊杆5316的下端设有一承托盘5317，所述固定砝码531b放置在所述承托盘5316内，其中，两所述加载梁5311之间另设有多个连接短节5318，各所述连接短节5318沿所述加载梁5311的长度方向均布，在使用时，通过将吊杆5316挂设在连接短节5318上，使得固定砝码的记载工位能有更多选择，比如，将各连接短节沿加载梁的长度方向均布，则以转轴为支点，通过将吊杆挂设在各连接短节上，可实现多个载荷杠杆比，进一步实现了更多样化的工作目的；
[0125]请参见图6a-图6c，所述压头组件532，包括有压头座5321、一传力杆5322以及一压杆5323，所述压头座5321呈Y形，其包括有第一上侧臂5321a、第二上侧臂5321b以及第一立臂5321c，所述第一上侧臂5321a的内侧面与第二上侧臂5321b的内侧面之间形成有容置空间5321d，所述载荷传感器533放置在所述容置空间5321d内，其上侧盖合有一顶盖5321e，所述顶盖5321e对应与所述第一上侧臂5321a及第二上侧臂5321b上端连接固定，所述第一立臂5321c上沿垂向设有一贯通孔道5321f，所述传力杆5322及压杆5323依次放置在所述贯通孔道5321f内，所述压力杆5322的上端与所述载荷传感器533的下端相连接，其下端能与所述压杆5323的上端相接触，所述压杆5323上沿轴向设有限位长槽5323a，其下端凸伸出所述贯通孔道5321f，所述限位长槽5323a沿径向贯穿所述压杆5323的两相对侧，防转销5323b穿设于所述限位长槽5323a，并与所述第一立臂5321c连接固定，该防转销5323b能限制压杆5323的旋转，同时避免压杆5323在自重作用下滑落；
[0126]所述第一立臂5321c的外侧另连接有两传感器架57、58，两所述传感器架57、58上对应安装有所述金属磁记忆检测传感器55以及红外传感器56，实现对试样的表面磁场及温度场的在线监测，其中，所述第一上侧臂5321a及第二上侧臂5321b的外侧面分别穿设有一上侧轴535及一下侧轴536，所述上侧轴535上套设有一上轴承537，所述下侧轴536上套设有一下轴承538，两所述上轴承537对应嵌设在两所述加载梁5311的内侧壁中，而两所述下轴承538对应嵌设在两所述摆杆54的内侧壁上，由此，所述加载梁与摆杆、压头座和支撑块组成一个平行四边形的结构形式，可保证压头组件始终垂直于被测试件表面，且该平行四边形结构的连接点都采用轴-轴承配合，彼此之间可以相互转动；
[0127]所述触头部534包括有一紧固螺母5341及一钢球5342，所述紧固螺母5341的上端与所述压杆5323的下端相连接，其下端设有一承托环5341a，所述钢球5342容置在所述紧固螺母5341内，并放置在所述承托环5341a上，所述钢球5342的顶部与所述压杆5323的下端面相邻，其底部凸伸出所述承托环5341a。上述可知，由于所述压杆5323、传力杆5322及载荷传感器533位于同一轴线上，载荷通过压头座5321、载荷传感器533、传力杆5322、压杆5323、钢球5342依次传递到试样表面，试样与钢球间的接触载荷可通过载荷传感器读出，其中，在实施使用时，所述压杆亦具有可更换性，比如，可将压杆更换为压销，如此使得本发明具有实现销-盘及球-盘两种摩擦试验的能力。
[0128]进一步地，如图5c所示，为实现对摩擦过程中的摩擦阻力的检测，所述加载梁5311的内侧壁在对应于所述挡板523的位置设有压力传感器5319，所述压力传感器5319以所述转轴5312为中心与所述压头532组件呈对称设置，因此，根据杠杆原理，压力传感器5319显示的压力值等于压头532与试样间的摩擦阻力；
[0129]其中，所述挡板523上另设有调节螺栓5231，所述调节螺栓5231能抵接于所述压力传感器5319。通过调节螺栓5231，可保证压力传感器5319敏感头紧贴调节螺栓的螺帽端面，避免在试验的过程中，压力传感器5319左右撞击造成损害，影响试验结果。
[0130]另外，所述下层台11底面的四角处分别设有地脚111，通过分布四个高度可调的地脚，以便于对试验机进行调平，确保试验运行的稳定性；所述中层台12与所述下层台11之间、所述上层台13与所述中层台12之间分别通过第一立柱14相连接，所述上层台13与所述下层台11之间分别通过第二立柱15相连接，所述第二立柱15的长度大于所述第一立柱16的长度。
[0131]如图所示，优选所述第一方向为所述底层台11的长度方向，所述第二方向为所述底层台11的宽度方向，当然，不限于以上所述，所述第一方向为所述底层台的宽度方向，所述第二方向为所述底层台的长度方向。
[0132]本发明提出的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其具体的使用方法如下:
[0133]首先，将实验试样预装到旋转机构2的旋转盘201或往复机构4的试样固定座401上，旋转摩擦加载机构5到所需要的摩擦工位(旋转摩擦试验工位或往复摩擦试验工位)，使得压头组件532位于旋转盘201或试样固定座401的上方，随后，通过螺栓将底板513与转盘座30相互定位，避免该摩擦加载机构在工作中发生转动；
[0134]其次，通过控制丝杠升降机526，将该支撑块525、上游动梁521、下游动梁522及加载梁部531提升到较高位置，在未加固定砝码的情况下，调节加载梁部531的游动砝码531a位置，使加载梁5311保持平衡，在平衡调好后降低升降平台，使得压头组件532底部的钢球5342紧贴摩擦试样表面，同时，通过钢球5324向上顶撑，压杆5323上端与传力杆5322下端相接触；
[0135]再次，根据实验要求，选择挂载固定砝码的规格及加载工位，然后再调节游动砝码的位置，同时观察压头组件532内的载荷传感器533显示值，以便将载荷调整到实验要求的载荷；
[0136]最后，调节好调节螺栓5321，使调节螺栓5321与压力传感器5319刚好接触，再启动旋转机构2或往复机构4即可开展相应摩擦试验，以在屏蔽地磁场的情况下，根据金属磁记忆检测传感器55及红外传感器56的输出值，监测试样在摩擦磨损过程中表面磁场变化及温度场的变化情况。
[0137]以上所述仅为本发明示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
【权利要求】
1.一种磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其特征在于，所述磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机包含有: 机架，包括底层台、中层台及顶层台，所述中层台及顶层台位于所述底层台上，并沿所述底层台的第一方向呈台阶状排列，且两者沿所述底层台的第二方向呈同向延伸设置，所述第一方向与第二方向相垂直； 旋转机构，所述旋转机构放置在所述中层台上，其上端连接有一供放置试样的旋转盘，所述旋转盘的外周侧设有第一磁屏蔽罩，所述第一磁屏蔽罩的下端与所述旋转机构相连接; 水平调节台，其设置在所述中层台上，并沿所述第二方向相邻于所述旋转机构一侧，所述水平调节台上设有一能沿所述第二方向移动的转盘座； 往复机构，包括设置在所述顶层台上的气缸及直线导轨，所述直线导轨的滑块上安装有试样固定座，所述直线导轨沿所述第一方向与所述水平调节台相邻，其外周侧安装有第二磁屏蔽罩，所述气缸的伸出杆穿设于所述第二磁屏蔽罩，并与所述试样固定座相连接，其能带动所述试样固定座沿所述第二方向往复移动； 摩擦加载机构，包括有支撑架、升降平台及加载组件，所述支撑架能转动的设置在所述转盘座上，所述升降平台能沿垂向移动的设置在所述支撑架上，所述加载组件包括有加载梁部及压头组件，所述加载梁部水平穿设于所述支撑架，其与所述升降平台通过一转轴相枢接，所述加载梁部的一端设有游动砝码，其另一端设有固定砝码，所述压头组件中由上至下依次设有一载荷传感器及一触头部，所述压头组件与所述游动砝码位于所述转轴的两相对侧，其上端能转动的与所述加载梁部相连接，其下端的两相对侧分别通过一摆杆与所述升降平台相枢接，所述压头组件上另设有金属磁记忆检测传感器以及红外传感器，所述触头部通过所述支撑架的转动以及所述升降平台沿垂向的移动，能对应与所述旋转盘/试样固定座上放置的试样相接触。
2.如权利要求1所述的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其特征在于，所述旋转机构包括: 一伺服电机，所述伺服电机呈竖向放置； 一连接头，所述连接头套设固定在所述伺服电机上端的输出轴上，其上端连接有所述旋转盘，所述连接头的外侧套设固定有角接触轴承； 一轴承环座，所述轴承环座位于所述连接头的外侧，其对应所述角接触轴承设有环槽，所述环槽以过盈配合的方式与所述角接触轴承相连接，所述轴承环座下端处的外侧壁设有一环耳； 一电机固定盘，所述电机固定盘套设在所述轴承环座的外侧，其上表面相对于所述环耳凹设有环部，所 述环耳对应嵌设固定在所述环部处，所述电机固定盘下表面的形状与所述伺服电机上端的形状相匹配，两者对应卡接固定，其中，所述第一磁屏蔽罩的下端与所述电机固定盘相连接； 一支撑筒，所述支撑筒套设在所述伺服电机的外侧，其上端与所述电机固定盘相连接，其下端的外侧壁设有支撑环，所述支撑环固定于所述中层台上。
3.如权利要求2所述的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其特征在于，所述连接头上间隔设有两所述角接触轴承，所述轴承环座则对应设有两所述环槽；所述旋转盘上凹设有一圆形凹槽，所述圆形凹槽的中心装设有定心销，其周侧的侧壁上则均布有多个顶丝； 所述中层台上对应所述伺服电机开设有一开孔部，所述伺服电机的下端对应容置在所述开孔部处。
4.如权利要求3所述的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其特征在于，所述水平调节台，包括有: 两并排放置的第二直线导轨，所述第二直线导轨的导轨固定在所述中层台上，其沿所述第二方向设置，所述转盘座固定在两所述第二直线导轨的滑块上； 一微调距机构，包括有一螺母座、一调距螺母、一丝杆及一旋转手轮，所述螺母座固定在所述中层台上，所述丝杠沿所述第二方向延伸设置，其能转动的穿设于所述螺母座，所述丝杠的一端与所述转动盘相连接，其另一端连接有所述旋转手轮，所述调距螺母与所述丝杠相螺接，其与所述螺母座连接固定。
5.如权利要求1至4任一项所述的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其特征在于，所述支撑架设有一顶板、一中层板、一底板、两立板及两光杆，两所述立板呈相对设置，并连接于所述顶板及底板之间，所述中层板呈水平放置，其两相对侧对应与两所述立板相连接，所述光杆沿垂向穿设所述中层板，其两端对应与所述顶板及底板相连接，所述底板的下侧设有一定位凸柱，所述定位凸柱能转动的插设在所述转盘座上，其中，两所述立板与所述顶板、所述中层板之间形成有一 容置部，两所述光杆沿所述容置部的贯通方向呈相对设置。
6.如权利要求5所述的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其特征在于，所述升降平台包括有一上游动梁、一下游动梁、一挡板、一拉杆、一支撑块及一丝杆升降机，所述上游动梁及下游动梁沿垂向呈相对设置，两者的一端通过所述挡板相连接，两者的另一端位于所述容置部内，并位于所述中层板之上，所述上游动梁及下游动梁的另一端对应于两所述光杆分别设有两穿孔，所述穿孔内嵌设固定有直线轴承，两所述光杆分别沿垂向对应穿设于所述上游动梁及下游动梁的直线轴承，所述拉杆呈垂向设置，其两端对应与所述上游动梁及下游动梁相连接，所述支撑块位于所述上游动梁及下游动梁之间，其上端及下端分别设有一圆柱凸台，两所述圆柱凸台上分别套设固定设有一第一轴承，两所述第一轴承对应嵌设固定在所述上游动梁及下游动梁的容孔中，所述丝杆升降机放置在所述底板，其上端的丝杆头穿设于所述中层板，并与所述下游动梁相连接。
7.如权利要求6所述的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其特征在于，所述加载梁部包括有两加载梁及一所述转轴，两所述加载梁水平穿设于所述容置部，两所述加载梁相对位于所述支撑块的两侧，两者的一端通过尾座相连接，而另一端则通过一端部连接短节相接，所述转轴能转动的穿设于所述支撑块，其两端对应连接于两所述加载梁上，所述尾座上设有一螺杆，所述螺杆上设有所述游动砝码，所述端部连接短节上挂设有吊杆，所述吊杆的下端设有一承托盘，所述固定砝码放置在所述承托盘内，其中，两所述加载梁之间另设有多个连接短节，各所述连接短节沿所述加载梁的长度方向均布； 所述压头组件，包括有压头座、一传力杆以及一压杆，所述压头座呈Y形，其包括有第一上侧臂、第二上侧臂以及第一立臂，所述第一上侧臂的内侧面与第二上侧臂的内侧面之间形成有容置空间，所述载荷传感器放置在所述容置空间内，其上侧盖合有一顶盖，所述顶盖对应与所述第一上侧臂及第二上侧臂上端连接固定，所述第一立臂上沿垂向设有一贯通孔道，所述传力杆及压杆依次放置在所述贯通孔道内，所述压力杆的上端与所述载荷传感器的下端相连接，其下端能与所述压杆的上端相接触，所述压杆上沿轴向设有限位长槽，其下端凸伸出所述贯通孔道，所述限位长槽沿径向贯穿所述压杆的两相对侧，防转销穿设于所述限位长槽并与所述第一立臂连接固定，所述第一立臂的外侧另连接有两传感器架，两所述传感器架上对应安装有所述金属磁记忆检测传感器以及红外传感器，其中，所述第一上侧臂及第二上侧臂的外侧面分别穿设有一上侧轴及一下侧轴，所述上侧轴上套设有一上轴承，所述下侧轴上套设有一下轴承，两所述上轴承对应嵌设在两所述加载梁的内侧壁中，而两所述下轴承对应嵌设在两所述摆杆的内侧壁上； 所述触头部包括有一紧固螺母及一钢球，所述紧固螺母的上端与所述压杆的下端相连接，其下端设有一承托环，所述钢球容置在所述紧固螺母内，并放置在所述承托环上，所述钢球的顶部与所述压杆的下端面相邻，其底部凸伸出所述承托环。
8.如权利要求7所述的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其特征在于，所述加载梁的内侧壁在对应于所述挡板的位置设有压力传感器，所述压力传感器以所述转轴为中心与所述压头组件呈对称设置，其中，所述挡板上另设有调节螺栓，所述调节螺栓能抵接于所述压力传感器。
9.如权利要求1所述的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其特征在于，所述下层台底面的四角处分别设有地脚，所述中层台与所述下层台之间、所述上层台与所述中层台之间分别通过第一立柱相连接，所述上层台与所述下层台之间分别通过第二立柱相连接，所述第二立柱的长度大于所述第一立柱的长度。
10.如权利要求1、8或9所述的磁屏蔽复合式摩擦磨损试验机，其特征在于，所述第一方向为所述底层台的长度方向，所述第二方向为所述底层台的宽度方向，或者，所述第一方向为所述底层台的 宽度方向，所述第二方向为所述底层台的长度方向。
【文档编号】G01N19/06GK103792187SQ201410053609
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月17日 优先权日:2014年2月17日
【发明者】樊建春, 赵坤鹏, 温东, 张来斌, 高富民, 商强, 孙秉才, 胡治斌, 明学江, 徐鹏谊, 周威 申请人:中国石油大学(北京)